Modelo de IGBT para um conversor CC-CC de 1000A usado em controle de motores de tração de locomotivas diesel-elétricas

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Souza Junior, Rodolfo Renato de
• Orientador(a): Gules, Roger
• Banca de defesa: Gules, Roger, Badin, Alceu Andre, Demonti, Rogers
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Transistores bipolares; SPICE (Linguagem de programação de computador); Locomotivas diesel; Conversores de corrente elétrica; Métodos de simulação; Sistemas de energia elétrica; Bipolar transistors; SPICE (Computer program language); Diesel locomotives; Electric current converters; Simulation methods; Electric power systems
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::CIRCUITOS ELETRICOS, MAGNETICOS E ELETRONICOS::CIRCUITOS ELETRONICOS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2854

O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um modelo analógico dinâmico do IGBT 2MBI1200U4G-170 para simulação SPICE para a análise de tempos de comutação, perdas e corrente de carga. Este desenvolvimento foi motivado pelo fato de não se dispor de modelos prontos para IGBT para faixas de tensão e corrente na ordem de kV e kA, destinado ao projeto de um conversor CC para controle de motores de tração em locomotivas diesel-elétricas. Como parte do processo se fez uma tentativa de modificação do modelo padrão de IGBT da plataforma Cadence Orcad 16.5, baseada nos trabalho de Hefner, considerada uma forma de modelo físico. Verificou-se que o correto levantamento dos dados para o modelo físico não seria compensatório frente às análises desejadas, o que gerou necessidade por outras formas de modelagem. Decidiu-se por um modelo analógico, obtido com dados do catálogo do componente descritos em tabelas e como fontes de tensão e corrente. Os resultados mostraram-se adequados para projeto térmico, análise de formas de onda e corrente de porta e coletor. A simulação é comparada com curvas da documentação do fabricante e com dados obtidos a partir de testes estáticos em laboratório com duas topologias. Testes foram feitos com tensão de entrada de 74V, 300V, 900V e 1000V, frequências de comutação de 200Hz, 416Hz, 1kHz e 2kHz e correntes de carga de até 1400A. A corrente de carga apresentou diferenças de até 3% com a medida em laboratório e a temperatura divergiu em até 7% com a medida no dissipador do protótipo usado.